Kaffeemaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kaffeemaschine zur portionenweisen Zubereitung von Kaffee, mit einer topfförmigen, mit einem Abfluss versehenen Dosierkammer zur Aufnahme von Kaffeepulver und Mitteln zur Zufuhr von Brühwasser zur Dosierkammer.
Die Erfindung bezweckt, eine Kaffeemaschine der genannten Art schaffen zu können, die einen automatischen Betriebsablauf ermöglicht, wahlweise gleichzeitig eine oder zwei Portionen Kaffee abgeben kann und einen selbsttätigen Auswurf des Kaffeesatzes erlaubt.
Erfindungsgemäss ist die Kaffeemaschine dadurch gekennzeichnet, dass im Innern der an ihrer Oberseite offenen, zylinderischen Dosierkammer ein erster, als verschiebbarer Boden der Dosierkammer ausgebildeter Kolben angeordnet ist, dass ferner ein zweiter, koaxial zum ersten Kolben von der Oberseite der Dosierkammer in diese einführbare Kolben vorgesehen ist, der an seiner Stirnseite mit Austrittsöffnungen für das Brühwasser versehen ist, und dass Betätigungsund Steuermittel vorgesehen sind, um den ersten Kolben in einer bestimmten Lage in der Dosierkammer festzuhalten, nach dem Einfüllen des Kaffeepulvers in die Dosierkammer den zweiten Kolben auf das Kaffeepulver abzusenken und dieses mit dem Brühwasser zu übergiessen und anschliessend nach dem Abfluss des Kaffees aus der Dosierkammer den zweiten und den ersten Kolben nacheinander anzuheben,
um den Kaffeesatz über den oberen Rand der Dosierkammer auszustossen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur teilweise im Schnitt und teilweise in Ansicht dargestellt und wird nachstehend beschrieben.
Eine rechteckige Grundplatte 1 weist einen dickeren, quaderförmigen Mittelteil 2 auf, der mit einer grossen zentralen Bohrung 3 und zwei kleineren Bohrungen 4 versehen ist, wobei die Mittelpunkte aller drei Bohrungen auf einer Linie liegen. In den beiden lappenförmigen Endteilen kleinerer Dicke der Grundplatte 1 sind ebenfalls zwei Bohrungen 5 zur Aufnahme je eines doppeltwirkenden Hydraulik Kolbens 6 vorgesehen, die mit je einer Mutter an der Grundplatte 1 befestigt sind und von welchen in der Figur nur die Gehäuse dargestellt sind. Jeder Kolben 6 ist mit einer sich nach oben erstreckenden Kolbenstange 7 versehen. An ihren oberen Enden sind die Kolbenstangen 7 durch ein oberes aufgeschraubtes Joch 8 miteinander verbunden.
In das obere Joch 8 sind zwei Führungsstangen 9 eingeschraubt, wobei die Kolben- und die Führungsstangen in einer Ebene liegen. Die Führungsstangen sind durch den Mittelteil 2 der Grundplatte 1 geführt, wobei als Gleitführungen in die Bohrungen 4 eingesetzte Büchsen 10 vorgesehen sind. Die unteren Enden der beiden Führungsstangen 9 sind durch ein unteres Joch 11 miteinander verbunden, wobei die Führungsstangen 9 in Bohrungen des Jochs 11 gleitend angeordnet sind. Auf jeder Führungsstange 9 ist zwischen dem Mittelteil 2 der Grundplatte 1 und dem unteren Joch 11 eine Druckfeder 12 angeordnet, die sich gegen das Mittelteil 2 und die Büchse 10 über eine Federschale 13 abstützt. Als Widerlager des unteren jochs 11 sind auf die Führungsstangen 9 aufgeschraubte Muttern 14 vorgesehen.
In die zentrale Bohrung 3 des Mittelteils 2 der Grundplatte 1 ist eine topfförmige, zylindrische Dosierkammer 15 eingesetzt, deren Flansch 16 in nicht dargestellter Weise mit dem Mittelteil 2 verschraubt ist. In ihrem Bodenteil 17 weist die Dosierkammer 15 eine zentrale Bohrung auf, durch welche ein Bolzen 18 geführt ist. Der Bolzen 18 ist im Bodenteil 17 gleitend angeordnet, wobei zur Abdichtung ein Dichtring 19 vorgesehen ist. Ferner ist der Bolzen 18 in eine zentrale Bohrung des unteren Jochs 11 eingesetzt und an diesem mittels einer Mutter 20 befestigt. Die Mutter 20 ist als Überwurfmutter für einen Nocken 21 ausgebildet, der durch eine in einer axialen Bohrung des Bolzens 18 untergebrachte Druckfeder 22 gegen die Überwurfmutter 21 gedrückt wird.
Am oberen Ende des Bolzens 18 ist ein erster, unterer Kolben 23 für die Dosierkammer 15 angebracht. Zwischen dem unteren Kolben 23 und der Innenwand der Dosierkammer 15 ist als Dichtung ein Dichtungsring 24 vorgesehen.
Ferner weist der Kolben 23 mindestens eine, vorzugsweise zwei Bohrungen 25 auf, die die Dosierkammerräume beidseitig des Kolbens 23 miteinander verbindet bzw. verbinden.
Auf die mit einer kreisrunden Ausnehmung versehene Oberseite des Kolbens 23 ist ein Sieb 26 gelegt, das mit dem Bolzen 18 durch eine zentrale Schraube 27 verschraubt ist.
Ferner ist ein zweiter, oberer Kolben 28 für die Dosierkammer 15 vorgesehen, der am oberen Joch 8 angebracht ist. Der obere Kolben 28 ist ebenfalls mit einem Dichtungsring 29 versehen und weist eine in seinem oberen Teil axial und in seinem untersten Teil schräg nach aussen verlaufende Bohrung 30 auf, die an der Unterseite des Kolbens in eine Ausnehmung 31 mündet, die durch eine Lochplatte 32 abgedeckt ist. Im oberen Joch 8 ist eine zur Bohrung 30 des Kolbens 28 koaxiale weitere Bohrung 33 vorgesehen.
Vier in das Mittelteil 2 der Grundplatte 1 geschraubte Haltestangen 34, von welchen in der Figur zwei sichtbar sind, tragen an ihren unteren Enden eine angeschraubte Widerlagerplatte 35. Die Widerlagerplatte 35 weist eine grosse zentrale Bohrung 36 auf. Auf der Oberseite der Widerlagerplatte 35 ist ein Schwenkarm oder eine Schwenkplatte 37 angeordnet, der bzw. die beispielsweise an einer der Haltestangen 34 gelagert ist und um diese geschwenkt werden kann. Im Schwenkarm 37 ist ein Zapfen 38 eingeschraubt, der durch eine Gegenmutter 39 gesichert ist und in der Höhe eingestellt werden kann. Es ist ersichtlich, dass der Zapfen 38 im Bereich der Bohrung 36 durch Schwenken des Schwenkarms 37 hin und her bewegt werden kann.
In der Figur sind einige weitere, vorgesehene Elemente und Vorrichtungen nicht dargestellt, so beispielsweise eine Steuervorrichtung zur Betätigung der doppeltwirkenden Kolben 6, ein an die Bohrung 33 des oberen Jochs 8 angeschlossenes Zufuhrorgan für Heisswasser, ein an das Bodenteil 17 der Dosierkammer 15 angeschlossenes und mit dem Innern der Dosierkammer über einen nicht dargestellten Kanal in Verbindung stehendes Abflussorgan sowie eine Vorrichtung zur Betätigung des Schwenkarms 37. Zudem kann ein zweiter Schwenkarm gleicher Ausbildung vorgesehen sein, der an einer anderen Haltestange 34 gelagert ist und ebenfalls einen in der Bohrung 36 befindlichen Zapfen 38 trägt, der aber eine andere Höhe über der Widerlagerplatte als der dargestellte Zapfen 38 hat.
Ferner sind in der Figur elektrische Steuereinrichtungen zur Betätigung der vorliegenden Kaffeemaschine und insbesondere zur Bewirkung des im folgenden beschriebenen Betriebsablaufs nicht dargestellt, ebenso ein nachfolgend erwähntes Zufuhrorgan für Kaffeepulver und eine Vorrichtung zur Entfernung des Kaffeesatzes.
Es wird angenommen, dass sich die Kaffeemaschine in der aus der Figur ersichtlichen Ruhelage befindet, in der die Hydraulik-Kolben 6 unbelastet und die Kolbenstange 7 frei beweglich sind. Die Federn 12 drücken hierbei das untere Joch 11 nach unten, wobei seine untere Lage durch den auf dem fest eingestellten Zapfen 38 aufliegenden Nocken 21 begrenzt ist. Dadurch ist über den Bolzen 18 auch die Lage des unteren Kolbens 23 im Innern der Dosierkammer 15 festgelegt.
Über ein Zufuhrorgan, z.B. ein Rohr oder eine Rinne, wird nun die vorgesehene Menge Kaffeepulver in die Dosierkammer 15, d.h. auf die Oberseite des unteren Kolbens 23, geschüttet, und zwar in einer solchen Menge, dass zwischen dem Kaffeepulver und dem oberen Rand der Dosierkammer ein Zwischenraum verbleibt. Hierauf werden die doppeltwirkenden Hydraulik-Kolben 6 betätigt, und zwar in der Richtung nach unten, wodurch ein Absenken des oberen Jochs 8 und damit des oberen Kolbens 28 erfolgt. Die Führungsstangen 9 sind hierbei in den Büchsen 10 und im unteren Joch 11 frei beweglich. Diese Abwärtsbewegung führt den oberen Kolben 28 in die Dosierkammer 15 ein, bis die Stirnseite des Kolbens auf das Kaffeepulver drückt, das nun zwischen dem unteren Kolben 23 und dem oberen Kolben 28 leicht gepresst ist.
Der Pressdruck ist hierbei durch den auf die Hydraulik-Kolben 6 wirkenden Druck des Hydraulikmediums bestimmt.
Anschliessend wird die Zufuhr von Brühwasser über die Bohrungen 33 und 30, 31 des oberen Kolbens 28 in Gang gesetzt. Das Brühwasser verteilt sich über die ganze Fläche des Kaffeepulvers, dringt durch dieses hindurch und verlässt als Kaffee die Dosierkammer 15 durch das Sieb 26, die Bohrung 25 und einen weiteren, nicht dargestellten Kanal in Richtung des Pfeiles, wobei der Kaffee über eine nicht dargestellte Leitung in eine bereitstehende Tasse geleitet wird.
Nach dem Abfluss des Kaffees werden die Hydraulik Kolben 6 auf ihrer Gegenseite mit Druck beaufschlagt, so dass sich die Kolbenstangen nach oben bewegen. Dadurch wird zuerst der obere Kolben 28 wieder angehoben, bis er sich wiederum in der dargestellten Lage befindet. Bei fortgesetzter Bewegung der Kolbenstangen 7 nach oben wird das obere Joch 8 weiter angehoben. Das untere Joch 11 liegt nur auf den Muttern 14 der Führungsstangen 9 auf und wird deshalb gegen den Druck der Feder 12 ebenfalls angehoben, so dass sich auch der untere Kolben 23 in der Dosierkammer 15 nach oben bewegt. Diese Aufwärtsbewegung erfolgt so lange, bis die Oberfläche des unteren Kolbens 23 bündig mit der Oberfläche der Grundplatte 1 ist.
Durch eine nicht dargestellte Abstreifvorrichtung, beispielsweise einen schwenkbar angeordneten, kragenförmigen Ring kann nun der über der Grundplatte 1 auf dem unteren Kolben 23 befindliche Kaffeesatz seitlich über die Grundplatte hinaus in einen Sammelbehälter gestossen werden.
Der auf die Hydraulik-Kolben 6 wirkende Druck wird nun unterbrochen. Unter der Wirkung der Feder 12 wird dann bei frei beweglichen Kolbenstangen 7 das untere Joch 11 nach unten gedrückt, so dass sich auch der untere Kolben 23 in der Dosierkammer 15 wieder senkt. Diese Abwärtsbewegung kommt dann zum Stillstand, wenn der Nocken 21 des Jochs 11 auf den Zapfen 38 aufschlägt. Der Schlag ist dadurch gedämpft, dass der Nocken in der Überwurfmutter 22 und im Bolzen 18 federnd gelagert ist. Damit weist die Kaffeemaschine wiederum die in der Figur dargestellte Ausgangslage auf, so dass erneut eine Portion Kaffee in der beschriebenen Weise zubereitet werden kann.
Die dargestellte Lage des unteren Kolbens 23 in der Dosierkammer 15 und die Abmessungen der Dosierkammer ermöglichen es, in einem Arbeitsgang eine zwei Portionen entsprechende Kaffeemenge zuzubereiten. Wenn nur eine einzige Portion erwünscht ist, kann in der folgenden Weise vorgegangen werden: Wie bereits erwähnt, kann auf der Widerlagerplatte 35 ein zweiter, auf einem zugehörigen oder dem gleichen Schwenkarm 37 angebrachter Zapfen 38 vorgesehen sein. Dieser weitere Zapfen ist nun so eingestellt, dass der senkrechte Abstand seiner Stirnseite von der Widerlagerplatte 35 höher ist als beim dargestellten ersten Zapfen 38.
In der bereits beschriebenen Weise wird nun das untere Joch 11 angehoben, so dass der Zapfen 38 frei liegt. Dieser wird dann aus der Mittellinie herausgeschwenkt, und an seiner Stelle wird der weitere Zapfen in die Mittellinie eingeschwenkt. Beim nachfolgenden Absenken des unteren Jochs 11 mittels der Feder 12 schlägt der Nocken 21 früher an den Zapfen an, so dass sich der untere Kolben 23 in der Dosierkammer 15 weniger weit absenkt, als dies in der Figur dargestellt ist. Durch Einbringen der halben Menge Kaffeepulver und Brühwasser kann nun eine einzige Portion Kaffee zubereitet werden.
Durch Einstellen der Höhe jedes Zapfens 38 mittels der Gegenmutter 39 kann das Nutzvolumen der Dosierkammer 15 in einfacher Weise reguliert werden.
Statt der dargestellten hydraulischen Betätigung des oberen Jochs 8 kann natürlich auch ein anderer Antrieb, z.B.
mittels eines Elektromotors und Exzentern, vorgesehen sein.
Die beschriebene und dargestellte Kaffeemaschine ermöglicht eine rasche Zubereitung einer oder zweier Portionen Kaffee. Wenn entsprechende Steuereinrichtungen vorgesehen sind, ist ein vollständig automatischer Ablauf der Kaffeezubereitung, einschliesslich der Entfernung des jeweiligen Kaffeesatzes, erzielbar, so dass auch von ungeübtem Personal in kurzer Zeit die jeweils benötigte Zahl von Portionen Kaffee gleichbleibender Qualität zubereitet werden kann.
Die vorliegende Kaffeemaschine weist zudem einen einfachen Aufbau auf, der Störungen und Abnützung weitgehend ausschliesst. Soweit durch den unteren Kolben 23 nicht eine Selbstreinigung der Dosierkammer 15 bewirkt wird, kann die vorliegende Kaffeemaschine darüberhinaus in einfacher Weise sauber gehalten werden.
coffee machine
The present invention relates to a coffee machine for the preparation of coffee in portions, with a pot-shaped metering chamber provided with a drain for receiving coffee powder and means for supplying brewing water to the metering chamber.
The aim of the invention is to be able to create a coffee machine of the type mentioned, which enables an automatic operating sequence, can optionally deliver one or two servings of coffee at the same time and allows the coffee grounds to be ejected automatically.
According to the invention, the coffee machine is characterized in that a first piston designed as a displaceable bottom of the dosing chamber is arranged inside the cylindrical dosing chamber, which is open on its upper side, and that a second piston is also provided, which can be inserted coaxially to the first piston from the upper side of the dosing chamber is, which is provided on its front side with outlet openings for the brewing water, and that actuation and control means are provided to hold the first piston in a certain position in the dosing chamber, after the coffee powder has been poured into the dosing chamber, lower the second piston onto the coffee powder and pour the brewing water over it and then, after the coffee has drained from the dosing chamber, lift the second and first pistons one after the other,
to eject the coffee grounds over the top edge of the dosing chamber.
An embodiment of the invention is shown in the figure partly in section and partly in view and is described below.
A rectangular base plate 1 has a thicker, cuboid middle part 2 which is provided with a large central bore 3 and two smaller bores 4, the centers of all three bores being on one line. In the two lobed end parts of smaller thickness of the base plate 1, two bores 5 are also provided for receiving a double-acting hydraulic piston 6 each, which are each fastened to the base plate 1 with a nut and of which only the housings are shown in the figure. Each piston 6 is provided with a piston rod 7 extending upward. The piston rods 7 are connected to one another at their upper ends by an upper yoke 8 screwed on.
Two guide rods 9 are screwed into the upper yoke 8, the piston rods and the guide rods lying in one plane. The guide rods are guided through the middle part 2 of the base plate 1, bushings 10 inserted into the bores 4 being provided as sliding guides. The lower ends of the two guide rods 9 are connected to one another by a lower yoke 11, the guide rods 9 being slidably arranged in bores in the yoke 11. On each guide rod 9, a compression spring 12 is arranged between the middle part 2 of the base plate 1 and the lower yoke 11, which is supported against the middle part 2 and the bushing 10 via a spring shell 13. Nuts 14 screwed onto the guide rods 9 are provided as an abutment for the lower yoke 11.
A cup-shaped, cylindrical metering chamber 15 is inserted into the central bore 3 of the central part 2 of the base plate 1, the flange 16 of which is screwed to the central part 2 in a manner not shown. In its bottom part 17, the metering chamber 15 has a central bore through which a bolt 18 is guided. The bolt 18 is slidably arranged in the bottom part 17, a sealing ring 19 being provided for sealing. Furthermore, the bolt 18 is inserted into a central bore in the lower yoke 11 and fastened to it by means of a nut 20. The nut 20 is designed as a union nut for a cam 21 which is pressed against the union nut 21 by a compression spring 22 accommodated in an axial bore in the bolt 18.
A first, lower piston 23 for the metering chamber 15 is attached to the upper end of the bolt 18. A sealing ring 24 is provided as a seal between the lower piston 23 and the inner wall of the metering chamber 15.
Furthermore, the piston 23 has at least one, preferably two bores 25 which connect or connect the metering chamber spaces on both sides of the piston 23 to one another.
A sieve 26 is placed on the top of the piston 23, which is provided with a circular recess, and is screwed to the bolt 18 by a central screw 27.
Furthermore, a second, upper piston 28 is provided for the metering chamber 15, which is attached to the upper yoke 8. The upper piston 28 is also provided with a sealing ring 29 and has a bore 30 running axially in its upper part and obliquely outward in its lowest part, which opens into a recess 31 on the underside of the piston, which is covered by a perforated plate 32 is. In the upper yoke 8 a further bore 33 coaxial with the bore 30 of the piston 28 is provided.
Four holding rods 34 screwed into the middle part 2 of the base plate 1, two of which are visible in the figure, have a screwed abutment plate 35 at their lower ends. The abutment plate 35 has a large central bore 36. On the top of the abutment plate 35, a swivel arm or a swivel plate 37 is arranged, which is mounted, for example, on one of the holding rods 34 and can be swiveled about this. A pin 38 is screwed into the pivot arm 37, which is secured by a lock nut 39 and can be adjusted in height. It can be seen that the pin 38 can be moved back and forth in the region of the bore 36 by pivoting the pivot arm 37.
In the figure, some other provided elements and devices are not shown, such as a control device for actuating the double-acting piston 6, a supply member for hot water connected to the bore 33 of the upper yoke 8, a supply element for hot water connected to the bottom part 17 of the dosing chamber 15 and with the inside of the dosing chamber via a channel (not shown) and a device for actuating the swivel arm 37. In addition, a second swivel arm of the same design can be provided, which is mounted on another holding rod 34 and also a pin 38 located in the bore 36 carries, but which has a different height above the abutment plate than the pin 38 shown.
Furthermore, electrical control devices for actuating the present coffee machine and in particular for effecting the operating sequence described below are not shown in the figure, as is a feed member for coffee powder mentioned below and a device for removing the coffee grounds.
It is assumed that the coffee machine is in the rest position shown in the figure, in which the hydraulic pistons 6 are unloaded and the piston rod 7 can move freely. The springs 12 press the lower yoke 11 downwards, its lower position being limited by the cam 21 resting on the fixedly set pin 38. As a result, the position of the lower piston 23 in the interior of the metering chamber 15 is also determined via the bolt 18.
Via a feed member, e.g. a pipe or a channel, the intended amount of coffee powder is now fed into the dosing chamber 15, i.e. on the top of the lower piston 23, poured in such an amount that a gap remains between the coffee powder and the upper edge of the dosing chamber. The double-acting hydraulic pistons 6 are then actuated, specifically in the downward direction, as a result of which the upper yoke 8 and thus the upper piston 28 are lowered. The guide rods 9 can move freely in the bushes 10 and in the lower yoke 11. This downward movement introduces the upper piston 28 into the dosing chamber 15 until the end face of the piston presses on the coffee powder, which is now lightly pressed between the lower piston 23 and the upper piston 28.
The pressing pressure is determined by the pressure of the hydraulic medium acting on the hydraulic pistons 6.
The supply of scalding water via the bores 33 and 30, 31 of the upper piston 28 is then set in motion. The brewing water is distributed over the entire surface of the coffee powder, penetrates through it and leaves the dosing chamber 15 as coffee through the sieve 26, the bore 25 and another channel, not shown, in the direction of the arrow, the coffee via a line, not shown into a cup provided.
After the coffee has drained, pressure is applied to the hydraulic pistons 6 on their opposite side, so that the piston rods move upwards. As a result, the upper piston 28 is first raised again until it is again in the position shown. With continued upward movement of the piston rods 7, the upper yoke 8 is raised further. The lower yoke 11 rests only on the nuts 14 of the guide rods 9 and is therefore also raised against the pressure of the spring 12, so that the lower piston 23 also moves upwards in the metering chamber 15. This upward movement takes place until the surface of the lower piston 23 is flush with the surface of the base plate 1.
By means of a stripping device (not shown), for example a pivotably arranged, collar-shaped ring, the coffee grounds located above the base plate 1 on the lower piston 23 can now be pushed laterally beyond the base plate into a collecting container.
The pressure acting on the hydraulic piston 6 is now interrupted. Under the action of the spring 12, when the piston rods 7 are freely movable, the lower yoke 11 is then pressed downwards, so that the lower piston 23 in the metering chamber 15 also lowers again. This downward movement comes to a standstill when the cam 21 of the yoke 11 strikes the pin 38. The impact is damped in that the cam is resiliently mounted in the union nut 22 and in the bolt 18. The coffee machine thus again has the starting position shown in the figure, so that another portion of coffee can be prepared in the manner described.
The illustrated position of the lower piston 23 in the metering chamber 15 and the dimensions of the metering chamber make it possible to prepare a coffee quantity corresponding to two servings in one operation. If only a single portion is required, the following procedure can be used: As already mentioned, a second pin 38 attached to an associated or the same pivot arm 37 can be provided on the abutment plate 35. This further pin is now set so that the vertical distance of its end face from the abutment plate 35 is higher than in the case of the first pin 38 shown.
In the manner already described, the lower yoke 11 is now raised so that the pin 38 is exposed. This is then swiveled out of the center line, and in its place the other pin is swiveled into the center line. During the subsequent lowering of the lower yoke 11 by means of the spring 12, the cam 21 strikes the pin earlier, so that the lower piston 23 in the metering chamber 15 does not lower than is shown in the figure. A single portion of coffee can now be prepared by adding half the amount of coffee powder and brewing water.
By adjusting the height of each pin 38 by means of the counter nut 39, the useful volume of the metering chamber 15 can be regulated in a simple manner.
Instead of the illustrated hydraulic actuation of the upper yoke 8, another drive, e.g.
by means of an electric motor and eccentrics.
The coffee machine described and shown enables one or two servings of coffee to be prepared quickly. If appropriate control devices are provided, a fully automatic process of coffee preparation, including the removal of the respective coffee grounds, can be achieved, so that even inexperienced personnel can prepare the required number of servings of constant quality coffee in a short time.
The present coffee machine also has a simple structure that largely rules out malfunctions and wear and tear. Insofar as the metering chamber 15 is not self-cleaning by the lower piston 23, the present coffee machine can also be kept clean in a simple manner.